سیستم های بازیافت انرژی یا حرارت ( همراه با 5 فایل کمکی )

-گرمای هدر رفته گرمایی است که در فرآیندی با احتراق سوخت یا واکنش شیمیایی تولید می‌شود و سپس به محیط پس داده می‌شود، حتی اگر هنوز می‌توان از آن برای اهداف مفید و اقتصادی استفاده کرد.

-استراتژی چگونگی بازیابی این گرما تا حدی به دمای گرمای هدر رفته و اقتصاد مربوطه بستگی دارد.

- مقدار زیادی گازهای دودکش داغ از دیگ‌ها و کوره‌ها تولید می‌شود. اگر بتوان مقداری از این گرمای تلف شده را بازیابی کرد، مقدار قابل توجهی در سوخت اولیه صرفه جویی می شود .

-نمونه‌های معمولی استفاده، پیش گرم کردن هوای احتراق، گرمایش فضا یا پیش گرم کردن آب تغذیه دیگ بخار یا آب فرآیند است.

بازیافت گرمای اتلاف ، مصرف سوخت را کاهش می دهد که منجر به کاهش گازهای دودکش تولیدی می شود. این منجر به کاهش اندازه تجهیزات انتقال گاز دودکش مانند فن ها، کانال ها، مشعل ها و غیره می شود.

از جمله کاربردهایی که برای سیستم های بازیافت حرارت وجود دارد می توان به موارد زیر اشاره کرد :

• گرمایش فضاهای بسته
• تولید آب گرم
• گرمایش فرآیند
• تولید بخار
• پیش گرم کردن هوای احتراق
• پیش گرم کردن آب تغذیه بویلر
• سرمایش فرآیند با استفاده از سیستم های جذبی

برای بازیافت حرارت سیستم های متنوعی با کاربردهای مختلف وجود دارد. انتخاب سیستم مناسب در هر فرآیند با در نظر گرفتن عوامل متعددی صورت می گیرد که از آن جمله میتوان به موارد زیر اشاره کرد :

• دما و فشار حداکثر سیستم
• نوع و ویژگی های سیال
• محدودیت های ابعادی
• بازده مورد انتظار
• سقف سرمایه گذاری

برخی سیستم های بازیافت حرارت متداول عبارتند از:

• بویلر بازیافت حرارت :

در این بویلرها گازهای داغ حاصل از احتراق پیش از این که وارد دودکش شوند، از میان تعداد زیادی لوله موازی دارای جریان آب می گذرد . در نتیجه این تبادل حرارت ، آب تبخیر می گردد و درون مخزن بخار جمع آوری می شود. پس از آن بخار تولید شده در فرآیند ، توزیع می گردد.این بویلرها در اندازه ها و با ظرفیت متفاوت با توجه به حجم محصولات احتراق ساخته می شوند و در مقایسه با بویلرهای متداول نه تنها هزینه مصرف سوخت ندارند، بلکه هزینه ساخت آنها نیز کمتر است. نقطه ضعف اصلی این بویلرها، حجم نسبتا بزرگ آنها می باشد .

• سیستم بازیافت گرمایی برای پیش گرمایش هوای احتراق :

با توجه به این نکته که افزایش دمای هوای ورودی به مشعل ، بازده دیگ را به طور محسوسی افزایش می دهد ، تجهیزاتی مانند مبدل های حرارتی گاز به گاز ، چرخ گرمایی و یا مبدل های هیت پایپی برای بازیافت گرما و پیش گرم کردن هوای احتراق در نظر گرفته می شود .

• لوله حرارتی :

لوله های حرارتی نوعی مبدل حرارتی هستند که در آن حرارت جذب شده از گازهای داغ خروجی که از یک طرف لوله می گذرد ، باعث تبخیر سیال و جریان آن به سوی طرف دیگر می شود. در طرف دیگر لوله  ، حرارت نهان ناشی از تبخیر به جریان سیال سرد منتقل می شود. در نتیجه، گاز داغ چگالش می یابد و به صورت ثقلی در جهت معکوس رو به پایین به سوی طرف گرم لوله حرکت می کند.

• مبدل لوله حرارتی :

هوای گرم که از انتهای تبخیر کننده هیت پایپ می گذرد ، باعث تبخیر سیال عامل می شود. اختلاف فشار بخار باعث به حرکت در آمدن بخارات به سمت انتهای دیگر لوله که هوای سرد در اطراف آن جریان دارد می شود. در این قسمت بخارات تقطیر شده و گرمای نهان خود را با هوای عبوری تبادل میکند. قطرات به دست آمده دوباره و به کمک نیروی مویینگی ایجاد شده توسط لایه نمدی ( فیتیله ای) به سمت دیگر هیت پایپ می روند و سیکل کامل میشود. با توجه به سیکل بسته بودن این سیستم تا زمانی که اختلاف دما وجود داشته باشد ، انتقال حرارت به این شیوه هم ادامه می باید. انتقال حرارت این مکانیزم می تواند تا ۱۰۰۰ برابر بهتر از یک میله مسی باشد.

• مبدل حرارتی ترموسیفونی :

مبدل های حرارتی ترموسیفونی دو فازی ، سیستم های درزبندی شده ای هستند که متشکل از یک قسمت تبخیر کننده ، یک قسمت تقطیر کننده ، لوله واسط و یک سیال عامل در هر دو فاز مایع و گاز می باشند. این سیستم ها شامل دو نوع لوله ای و سیستم کویلی می باشند. که اولی بسیار شبیه هیت پایپ و دومی بسیار شبیه به سیکل بازیافت انرژی کویلی عمل می کنند.

با توجه به این نکته که دو فاز مایع و گاز در سیستم موجود می باشند ، فشار بخار تابع دمای مایع در سطح تبادل مایع - گاز است. در صورتی که دما در نقاط مختلف ترموسیفون متفاوت باشد ، فشار بخار تغییر می کند و بخار از سمت گرم به سمت سرد حرکت می کند. در آنجا تقطیر می شود و دوباره به سمت گرم به صورت مایع باز می گردد و سیکل تکمیل می شود. در سیستم های ترموسیفونی، اختلاف دما و نیروی گرانش برای تکمیل سیکل و گردش سیال عامل لازم و ضروری است. لذا ترموسیفون های ممکن به صورت انتقال حرارت در دو جهت به طور مساوی یا تنها در یک جهت و یا در هر دو جهت به طور نامساوی طراحی می شوند .

• رکوپراتور :

رکوپراتورها مبدل های حرارتی هستند که حرارت گازهای داغ حاصل از احتراق را به جریان هوای سرد منتقل می کنند. هوایی که توسط رکوپراتورها گرم می شود ، معمولاً به فن هوای مورد نیاز برای احتراق یا برای گرمایش محیط های بسته استفاده می شود.

• اکونومایزر :

اکونومایزرها مبدل های حرارتی هستند که در آنها هوا و آب با هم تبادل حرارت می کنند. کاربرد اصلی این تجهیزات برای پیش گرم کردن آب تغذیه بویلرهاست. البته برای گرمایش آب فرایندی و یا تولید آب گرم مورد نیاز برای گرمایش محیط نیز مورد استفاده قرار می گیرند. در اکونومایزرها حرارت محسوس از گازهای حاصل از احتراق به آب تغذیه بویلر که درون مجموعه ای از لوله های واقع در دودکش خروجی جریان دارند، منتقل می شود. هر چه دمای دود خروجی بیشتر باشد ، پتانسیل صرفه جویی سوخت بیشتر خواهد بود.

• سیستم بازیافت متناوب حرارت :

سیستم های بازیافت متناوب حرارت نوعی مبدل حرارتی با بستر فشرده هستند که در آنها تبادل حرارت بین جریان های گرم و سرد به صورت تناوبی انجام می شود.

• سیستم بازیافت انرژی از هوای خروجی :

تعویض هوا برای تامین هوای تازه مورد نیاز حتی از طریق سیستم تهویه مکانیکی در زمستان باعث جایگزینی هوای گرم اتاق با هوای سرد بیرون شده و این خود باعث می گردد که برای افزایش دمای هوای سرد بیرون تا مرز دمای هوای اتاق دمای آسایش انرژی مصرف شده و مصرف انرژی گرمایشی افزایش یابد. این امر همچنین برای فصل تابستان و افزایش انرژی سرمایشی صادق است. هر چند میزان انرژی سرمایشی مورد نیاز در مقایسه با انرژی گرمایشی به مراتب کمتر خواهد بود.

وجود یک سیستم تهویه مکانیکی امکان بازیافت انرژی گرمایشی هوای خروجی را نیز فراهم می نماید. از گرمای بازیافت شده از هوای خروجی از ساختمان میتوان برای پیش گرمایش هوای سرد ورودی در زمستان استفاده نمود. انجام این امر همچنین در تابستان برای پیش سرمایش هوای گرم ورودی به ساختمان ممکن است . بازیافت انرژی گرمایشی نهفته در هوای خروجی از ساختمان و استفاده از آن برای پیش گرمایش و پیش سرمایش هوای ورودی ، میزان مصرف انرژی ساختمان را بطور موثر کاهش می دهد.

• مبدل حرارتی هوا به هوا :

بازیافت انرژی از هوای خروجی از سیستم تهویه و استفاده از آن برای پیش گرمایش و پیش سرمایش هوای تازه ورودی به ساختمان با استفاده از مبدل های حرارتی هوا به هوا امکان پذیر می باشد .مبدل حرارتی هوا به هوایی که در مسیر سیستم تهویه قرار می گیرد ، در زمستان گرمای هوای خروجی را به هوای سرد ورودی منتقل میکند. این مبدل همچنین در تابستان گرمای هوای ورودی را به هوای خنک خروجی منتقل کرده هوای ورودی به ساختمان را خنک می نماید.

در فصول سرد هوای گرم داخل ساختمان وارد مبدل حرارتی شده، گرمای خود را به صفحات فلزی داخل آن داده و با دمای پایین از سیستم خارج می گردد. در طرف دیگر هوای سرد خارج ، وارد کانال های دیگری شده گرمای مذکور را جذب کرده و با دمای بالا از مبدل حرارتی وارد ساختمان می گردد .

• مبدل حرارتی صفحه ای :

مبدل حرارتی صفحه ای در ترکیب ها ، سایزها و با مواد مختلف وجود دارند. صفحه ها توسط وسائلی که میتواند بخشی از صفحه باشد یا جدای از صفحه باشند از هم جدا می شوند. هوابندی با استفاده از خم کاری ، خم کاری چند لایه ، چسب کاری ، جوشکاری و یا ترکیبی از این روش ها انجام می شوند.مقاومت انتقال حرارت از صفحه در مقایسه با مقاومت لایه مرزی ایجاد شده در هر سمت صفحه ها ناچیز است. لذا بازده انتقال حرارت در این مبدل ها به طور اساسی تحت تأثیر ضریب انتقال حرارت صفحه ها نیست .

• مبدل گردان هوا به هوا چرخ آنتالپی :

مبدل گردان هوا به هوا دارای یک استوانه گردان است که از مواد نفوذ پذیر در مقابل هوا که سطح زیادی را شکل می دهند پر شده است. جریان های هوای ورودی و خروجی هر کدام از یک نیمه سطح این استوانه به صورت جریان مخالف عبور می کنند. بستر انتقال حرارت می تواند جهت انتقال حرارت محسوس یا کلی ( نهان و محسوس ) انتخاب شود.

• سیکل بازیافت همراه با کویل :

یک سیکل بازیافت انرژی کویلی در مسیر جریان هوای ورودی و خروجی ، دارای مبدل های فشرده فین دار لوله ای است. کویل ها در یک سیکل بسته جریان مخالف به هم وصل هستند که سیال حامل انرژی بین آنها پمپ می شود.

رطوبت نباید در مسیر هوای خروجی یخ بزند لذا یک شیر سه راهه کنترل دما کویل خروجی را از یخ زدگی محافظت می کند. شیر به گونه ای تنظیم می شود تا دمای ورودی به کویل بالای ۵ درجه باشد . این شرایط با انتقال بخشی از سیال گرم تر به اطراف کویل هوای ورودی انجام می شود. در ضمن جهت اطمینان از عدم پیش گرمایش هوای ورودی نیز از این نوع شیر استفاده می شود.

سیکل های بازیافت کویلی با قابلیت تطبیق بالا با شرایط مختلف هستند. با استفاده از این سیستم نیاز به کانال کشی کمتر می شود و میتوان به طور هم زمان از منابع مختلف انرژی در مصارف مختلف استفاده کرد. استفاده از منبع انبساط برای مقابله با انبساط و انقباض سیال ضروری است. در شرایطی که از سیالاتی مانند اتیلن گلیکول استفاده میشود ، منبع انبساط بسته توصیه می گردد.

• سیکل بازیافت آنتالپی دو برجی :

در سیستم بازیافت آنتالپی دو برجی هوا به مایع - مایع به هوا  ، یک مایع جاذب رطوبت بین دو برج ورودی و خروجی به جریان در می آید که با هر دو جریان هوا به طور مستقیم در تماس است و رطوبت و انرژی را بین آن دو منتقل میکند. دمای هوای بیرون می تواند بین 46 تا 40- درجه تغییر کند. در این بین میتوان از چیدمان های مختلفی از این برج ها در مسیر استفاده کرد.هوای خارج شده را از یک پد رطوبت گیر عبور می دهند تا مایع جاذبی که در آن حل شده است را دوباره به سیکل برگردانند. هوایی که ممکن است دارای انواع اجسام خارجی باشد ، باید فیلتر هم بشود تا مایع جاذب و در نتیجه جریان دوم آلوده نشود.

• منبع اولیه و اصلی تهیه پاورپوینت : کتاب راهنمای مبحث 19 مقررات ملی ساختمان

برای دیدن لیست کامل مطالب داخل این پاورپوینت قسمت "اطلاعات بیشتر" را ملاحظه نمائید.

• فایل های کمکی :

1-فایل پاورپوینت در مورد ابزار بازیافت انرژِی گرمایی به زبان انگلیسی در 57 اسلاید 2- فایل پاورپوینت در مورد بازیافت انرژِی گرمایی به زبان انگلیسی در 43 اسلاید 3- فایل پاورپوینت ویست هیت ریکاوری به زبان انگلیسی در 30 اسلاید 4-فایل پاورپوینت بازیافت انرژِی به زبان انگلیسی در 32 اسلاید 5-فایل پی دی اف با عنوان " بازیافت انرژِی در سیستم های تهویه مطبوع توسط مبدل های هوا به هوا " تهیه و تنظیم علیرضا حدادی